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射頻等離子分離提純的高成本高，如何解決
來源：蘇州漢霄等離子體科技有限公司 瀏覽 1013 次 發(fā)布時(shí)間:2024-06-25
分離提純是指將混合物中的雜質(zhì)分離出來以此提高其純度。主要包括化學(xué)提純、物理提純方法。其中射頻等離子體球化技術(shù)作為物理分離法的一種，可較好的應(yīng)用于高熔點(diǎn)金屬雜質(zhì)的分離提純；射頻等離子體球化技術(shù)是將原料通過等離子體的高溫加熱，使高熔點(diǎn)金屬受熱融化，低熔點(diǎn)雜質(zhì)氣化燃燒，熔融后的高熔點(diǎn)金屬在表面張力和極高的溫度梯度共同作用下迅速凝固而形成球形粉體，進(jìn)而與雜質(zhì)產(chǎn)生分離。射頻等離子體球化技術(shù)在分離提純的同時(shí)還可將原料由不規(guī)則形狀轉(zhuǎn)化為球形度高、流動(dòng)性好的高品質(zhì)球形粉末，所以逐漸成為高熔點(diǎn)金屬、陶瓷、復(fù)合材料分離提純的方法之一。
現(xiàn)有技術(shù)中，射頻等離子分離提純過程中需要大功率的電流電離惰性氬氣，提高環(huán)境溫度，氬氣將待分離提純的粉末狀原料帶入等離子發(fā)生器中，在高溫加熱環(huán)境中完成高溫材料與低溫雜質(zhì)的分離，高溫材料熔融后經(jīng)過冷卻室溫度梯度作用、表面張力作用形成圓形顆粒聚集在粉料收集罐中。上述射頻等離子分離提純技術(shù)所需電量大、所需氬氣量大，分離提純成本居高不下。
下面提出以氫儲能燃料電池為動(dòng)力的射頻等離子分離提純方法及系統(tǒng)，解決分離提純的高成本問題。
以氫儲能燃料電池為動(dòng)力的射頻等離子分離提純系統(tǒng)，包括：供電模塊1、等離子噴射模塊2、分離過濾模塊3、儲氫模塊4、蓄熱模塊5、粗粉收集罐6、細(xì)粉收集罐7、冷卻模塊8，如圖1所示，所述供電模塊1與所述等離子噴射模塊2連接，所述等離子噴射模塊2的下端出口與所述粗粉收集罐6固定連接，所述分離過濾模塊3中分離過濾器的下端出口與所述細(xì)粉收集罐7固定連接，所述分離過濾模塊3與所述等離子噴射模塊2連接，所述儲氫模塊4與所述供電模塊1、等離子噴射模塊2連接，所述冷卻模塊8用于所述等離子噴射模塊2、分離過濾模塊3、粗粉收集罐6、細(xì)粉收集罐7的冷卻，所述蓄熱模塊5與所述供電模塊1、冷卻模塊8分別連接。
具體的,如圖2所示：
所述供電模塊1包括SOFC-SOEC電池1-1、工業(yè)用電單元1-2、逆變器1-3、高頻感應(yīng)電源1-4，所述工業(yè)用電單元1-2分別與所述SOFC-SOEC電池1-1中的SOEC電解池、所述等離子噴射模塊2連接，所述儲氫模塊4分別與所述SOEC電解池、SOFC燃料電池、等離子噴射模塊2連接，將SOEC電解池電解氫收集存儲的氫氣用于SOFC燃料電池使用、為等離子噴射模塊2中等離子噴射器供應(yīng)電離氣體（氫氣）；所述SOFC燃料電池、SOEC電解池均與所述蓄熱模塊5連接。
所述分離過濾模塊3包括分離過濾器31、真空系統(tǒng)32，所述分離過濾器31與所述等離子噴射模塊2連接，所述真空系統(tǒng)32與所述分離過濾器31連接。通過真空系統(tǒng)32形成負(fù)壓，將所述等離子噴射模塊2中經(jīng)高溫氣化的雜質(zhì)成分抽入分離過濾器31中，并經(jīng)過冷卻模塊8的冷卻作用、表面張力作用形成粒徑度較小的顆粒落入所述細(xì)粉收集罐7中，完成雜質(zhì)成分的分離。
所述蓄熱模塊5包括汽水混合加熱器51、蒸汽發(fā)生器52、穩(wěn)壓罐53，所述冷卻模塊8、SOFC燃料電池均與所述汽水混合加熱器51的進(jìn)口端連接，所述汽水混合加熱器51的出口端與所述蒸汽發(fā)生器52的進(jìn)口端連接，所述蒸汽發(fā)生器52的出口端與所述穩(wěn)壓罐53的進(jìn)口端連接，所述穩(wěn)壓罐53的出口端與所述SOEC電解池連接，為SOEC電解池水解氫提供穩(wěn)定的、潔凈的水源。
所述供電模塊1中的SOFC燃料電池產(chǎn)生的水蒸氣（0.2Mpa,400℃）進(jìn)入所述汽水混合加熱器51中，所述等離子噴射模塊2、分離過濾模塊3、粗粉收集罐6、細(xì)粉收集罐7與冷卻模塊8換熱后的水（當(dāng)冷卻介質(zhì)為水時(shí)）也進(jìn)入所述汽水混合加熱器51中，通過所述汽水混合加熱器51的作用將其轉(zhuǎn)化為水蒸氣并傳輸?shù)剿稣羝l(fā)生器52中，所述蒸汽發(fā)生器52將水蒸氣以（0.2Mpa,400℃）的狀態(tài)傳輸?shù)椒€(wěn)壓罐53中，通過穩(wěn)壓罐53穩(wěn)壓并去除水蒸氣中夾雜的水滴后，高溫的水蒸氣進(jìn)入SOEC電解池中參與電解制氫，并通過儲氫模塊4將制備的氫氣存儲備用。該過程將分離提純過程中供電模塊1中燃料電池燃燒放電產(chǎn)生的高溫水蒸氣與冷卻換熱的熱量加以回收利用，為SOEC電解池提供熱量，避免或減少外部能量的輸入，降低成本。
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